chroot，即 change root directory (更改 root 目錄)。在 linux 系統中，系統默認的目錄結構都是以 `/`，即是以根 (root) 開(kāi)始的。而在使用 chroot 之后，系統的目錄結構將以指定的位置作為 `/` 位置。
在經(jīng)過(guò) chroot 之后，系統讀取到的目錄和文件將不在是舊系統根下的而是新根下(即被指定的新的位置)的目錄結構和文件，因此它帶來(lái)的好處大致有以下3個(gè)：
在經(jīng)過(guò) chroot 之后，在新根下將訪(fǎng)問(wèn)不到舊系統的根目錄結構和文件，這樣就增強了系統的安全性。這個(gè)一般是在登錄 (login) 前使用 chroot，以此達到用戶(hù)不能訪(fǎng)問(wèn)一些特定的文件。
使用 chroot 后，系統讀取的是新根下的目錄和文件，這是一個(gè)與原系統根下文件不相關(guān)的目錄結構。在這個(gè)新的環(huán)境中，可以用來(lái)測試軟件的靜態(tài)編譯以及一些與系統不相關(guān)的獨立開(kāi)發(fā)。
chroot 的作用就是切換系統的根位置，而這個(gè)作用最為明顯的是在系統初始引導磁盤(pán)的處理過(guò)程中使用，從初始 RAM 磁盤(pán) (initrd) 切換系統的根位置并執行真正的 init。另外，當系統出現一些問(wèn)題時(shí)，我們也可以使用 chroot 來(lái)切換到一個(gè)臨時(shí)的系統。
為了更好的理解 chroot 發(fā)揮的作用，我們將嘗試指定一個(gè)特定的位置進(jìn)行根目錄切換。但是由于在經(jīng)過(guò) chroot 之后，系統讀取到的bin/ 等與系統相關(guān)目錄將不再是舊系統根目錄下的，而是切換后新根下的目錄結構和文件，因此我們有必要準備一些目錄結構以及必要的文件。
清單 1. 準備切換的目錄結構
$ pwd
/home/wstone/Build/work
$ tree .
.
|-- bin
| |-- ash -> busybox
| |-- bash
| `-- busybox
|-- etc
`-- newhome
這里使用了靜態(tài)編譯后的 busybox來(lái)提供必要的命令，使用靜態(tài)編譯僅是為了避免動(dòng)態(tài)庫文件的拷貝。當然我們也可以拷貝舊系統的下的命令到新的目錄結構中使用，但是那些命令通常是動(dòng)態(tài)編譯的，這就意味著(zhù)我們不得不拷貝相關(guān)的動(dòng)態(tài)庫文件到相應的目錄結構中。同時(shí)這里的 bash 也非真正的 Bourne Againshell，而是一個(gè)執行 ash 的 shell 腳本。在清單 2中，展示了位于舊系統中的 chroot 命令的使用。需要注意的是在使用 chroot 時(shí)，要求擁有相關(guān)的操作權限。
$ pwd /home/wstone/Build/work # chroot . # pwd / # ls ash: ls: not found # busybox ls bin etc newhome 3 directories, 3 files |
我們可以看到當前路徑(/home/wstone/Build/work/)，在經(jīng)過(guò) chroot 后轉變成了 `/` 目錄，同時(shí)從新根下讀取了與系統相關(guān)的目錄結構。使用 ls 命令失敗是由于我們創(chuàng )建的測試目錄結構中并沒(méi)有包含命令 ls，但是我們成功的使用了 busybox 中的 ls。以上看到的只是 chroot 的一種使用方式，其實(shí)標準的 chroot (Coreutils - GNU core utilities 提供的 chroot)使用方式有2種：
[1] chroot NEWROOT [COMMAND...] [2] chroot OPTION |
剛才我們使用的是方式[2]。這將在沒(méi)有給定環(huán)境時(shí)，默認執行 `/bin/sh`，但是當給定環(huán)境后，將運行 `${SHELL} –i`，即與環(huán)境相同的可交互的 shell。我們的目錄結構中并沒(méi)有包含sh，顯然清單 2中的 chroot 運行了 `${SHELL} –i`。當然我們也可以在進(jìn)行切換時(shí)指定需要的命令，即使用方式[1]。
# chroot . /bin/ash
#
在清單 4中，嘗試了在經(jīng)過(guò) chroot 后，執行新目錄結構下的 ashshell。不得不說(shuō)的是，如果新根下的目錄結構和文件準備的夠充分，那么一個(gè)新的簡(jiǎn)單的 Linux 系統就可以使用了。其實(shí)更為常見(jiàn)的是在初始RAM 磁盤(pán) (initrd)中使用 chroot，以此來(lái)執行系統的 init。清單 5 中，展示的是在 Linux 2.4 內核 initrd 中使用 chroot。
mount /dev/hda1 /new-root cd /new-root pivot_root . old-root exec chroot . /sbin/init <dev/console >dev/console 2>&1 umount /old-root |
由于 Linux 內核的升級，initrd 處理機制和格式發(fā)生了變化，在 Linux 2.6 內核 initrd 中不能再使用pivot_root，因此一般也不再使用 chroot，而是選擇使用 busybox 提供的 switch_root 或者 klibc 提供的run-init 進(jìn)行根目錄的切換。(這并不是說(shuō)不能在 Linux 2.6內核 initrd 中使用 chroot，選擇 switch_root或 run-init 僅是出于習慣和方便的考慮。)但是實(shí)質(zhì)上，它們僅是將 chroot 的功能進(jìn)行了封裝，以此更加方便簡(jiǎn)單的切換根目錄。
[1] find -xdev / -exec rm '{}' '; [2] cd /newmount; mount --move . /; chroot . |
switch_root 和 run-init 完成了類(lèi)似清單 6中的功能，刪除 rootfs 的全部?jì)热菀葬尫趴臻g，以及掛載新的根文件系統并進(jìn)行切換。在 busybox 和 klibc中也有提供 chroot命令，只是功能上與 Coreutils (GNU core utilities) 包含的 chroot 有稍許差異。
上面介紹了 chroot 及其使用，但是編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的 chroot 并不復雜，下面我們就嘗試編寫(xiě)chroot 以此來(lái)更好的認識chroot 的處理過(guò)程，先編寫(xiě)一個(gè)粗略的 chroot 然后再完善它的功能。chroot 的編寫(xiě)涉及了2個(gè)函數，chroot() 以及chdir()，它們都包含在 unistd.h 頭文件中。
#include <unistd.h> int chroot(const char *path); int chdir(const char *path); |
chroot() 將切換參數 path 所指位置為根目錄 (/)，chdir() 用來(lái)將當前的工作目錄改變成以參數path 所指的目錄。以此我們可以編寫(xiě)一個(gè)非常粗略的 `chroot`。
#include <unistd.h> int main(int argc, char *argv[]) { chroot("."); chdir("/"); char *arrays[]={"ash",NULL}; execvp("ash", arrays); return 0; } |
這個(gè)粗略的 `chroot` 僅能切換當前位置為根目錄，同時(shí)默認執行 ash shell，不包含任何的錯誤處理及警告。編寫(xiě)并保存代碼為 test.c。在清單 9 中，展示了這個(gè)粗略 `chroot` 的使用情況，成功的進(jìn)行了根目錄的切換。
$ gcc -Wall test.c -o test # ./test # ls ash: ls: not found # busybox ls bin etc newhome test test.c |
下面給出功能將近完整的 chroot ，加上了一些錯誤處理并新增了可執行指定命令的功能。當在沒(méi)有給出 chroot 切換后要執行的命令時(shí)，默認執行 `/bin/sh`，同時(shí)檢測環(huán)境以確認使用何種 shell。
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char *argv[]) { if(argc<2){ printf("Usage: chroot NEWROOT [COMMAND...] \n"); return 1; } printf("newroot = %s\n", argv[1]); if(chroot(argv[1])) { perror("chroot"); return 1; } if(chdir("/")) { perror("chdir"); return 1; } if(argc == 2) { argv[0] = getenv("SHELL"); if(!argv[0]) argv[0] = (char *)"/bin/sh"; argv[1] = (char *) "-i"; argv[2] = NULL; } else { argv += 2; } execvp (argv[0], argv); printf("chroot: cannot run command `%s`\n", *argv); return 0; } |
保存以上代碼為 newchroot.c 文件，編譯后運行測試其功能。最后要指出的是，本文中的 `chroot` 并沒(méi)有使用靜態(tài)編譯。如果有必要(如，在 initrd 中使用 chroot)，chroot 應該使用靜態(tài)編譯，若是使用動(dòng)態(tài)編譯，那么要拷貝相關(guān)的動(dòng)態(tài)庫文件到相應目錄結構中。
$ gcc -Wall newchroot.c -o newchroot # ./newchroot . /bin/ash newroot = . # |
在 Linux 系統初始引導的過(guò)程中，通常都有使用 chroot。但是 chroot 的好處不僅于此，它還增加了系統的安全性等。而通過(guò)本文后半部分對 chroot 的認識，我相信讀者可以更好的發(fā)揮chroot 的作用。
| 描述 | 名字 | 大小 | 下載方法 |
|---|---|---|---|
| 樣例代碼 | work.tar.bz2 | 734KB | HTTP |
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